(57)【要約】【課題】移動機器の姿勢変動に影響を受けずに移動機器の周囲に存在する障害物の状況をはじめとする外部環境を確実に検知する。【解決手段】移動機器の周囲に存在する障害物を検知する障害物検知センサー６を揺動可能なステージ１１に設置し、このステージ１１を揺動させて障害物検知センサー６のピッチング方向の姿勢を制御するアクチュエータ７を設けることで、障害物検出センサー６の揺動方向の姿勢を、移動機器本体１の揺動方向の姿勢と分離して独立に制御できるようにしたことにより、障害物検知センサー６の姿勢を移動機器本体の姿勢変動に影響を受けずに望ましい姿勢に保つことができ、外部環境を確実に検知することが可能となる。【選択図】図１
2006146560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境を検知する外部環境検知センサーを、可動するように移動機器本体に設置し、前記外部環境検知センサーの姿勢を、前記移動機器本体と独立して制御する制御手段を設けたことを特徴とする移動機器。
【請求項２】
前記移動機器本体の両側部にそれぞれ駆動輪を設け、これらの駆動輪の回転制御により前記移動機器本体の前後方向位置およびピッチング方向姿勢を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の移動機器。
【請求項３】
前記移動機器本体に対して可動的に設置したステージを有し、このステージに前記外部環境検知センサーを固定的に設置し、前記外部環境検知センサーを可動軸方向に駆動させるアクチュエータを設け、前記移動機器本体の姿勢を検知する姿勢検知センサーまたは前記移動機器本体の移動面に対する傾きを検知する傾斜検知センサーの少なくとも１つを有し、これらのセンサーの検出値を入力として前記アクチュエータを駆動制御する制御信号を出力する制御手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の移動機器。
【請求項４】
前記移動機器本体に対して可動的に設置したステージを有し、このステージに前記外部環境検知センサーを固定的に設置し、前記ステージの少なくとも一部を移動面に接触させて前記ステージの姿勢が移動面に沿って変化できるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の移動機器。
【請求項５】
前記移動機器本体に対して可動的に設置したステージを有し、このステージに外部環境検知センサーを固定的に設置し、前記ステージおよび前記外部環境検知センサーの姿勢が、水平方向を保つようにバランス部材を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の移動機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動機器周囲の環境を検知するための外部環境検知センサーを有した移動機器、特に周囲の障害物の有無を検知しながら自律的に移動可能な移動ロボット等の移動機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動機器としては、移動機器の姿勢変化に応じて外部環境検知センサーの出力信号を補正しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は特許文献１に記載された従来の機器を示すブロック図、図５は図４に示す機器による障害物検知に関するフローチャートであり、５０は操作部、５１は操作センサー、５２は移動機器の姿勢を検知するジャイロ、傾斜計等の姿勢感知センサー、５３は外部環境検知センサーの一種である障害物センサー、５４は、表示部５５、障害物報知出力部５６等を有するコントロールパネル、５７は駆動輪、５８は駆動輪５７を回転駆動する駆動モータ、５９は駆動モータ５８を駆動制御する駆動回路、６０は補助輪、６１は補助輪６０を出没させるための補助輪駆動部、６２は補助輪駆動部６１を駆動制御する駆動回路、６５は速度検出回路、Ｃは制御回路である。
【０００４】
この従来技術は、移動機器本体に２つの駆動輪５７、５７と１つの補助輪６０を設け、これら駆動輪５７、５７を駆動することによって移動する機器を想定したものであり、図５に示すように制御することにより、障害物センサー５３のセンシングデータを姿勢感知センサー５２の出力に応じて補正するとともに障害物の存在を搭乗者に報知している。
【０００５】
なお、図５のフローチャートにおけるイの部分に、補助輪６０の格納動作のステップを、ロの部分に補助輪６０の突出動作のステップを挿入するようにしても良い。
【特許文献１】特開２００４−７４８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、移動機器の姿勢変化が大きい場合に障害物センサーが障害物を検知できない、または移動面等を障害物として検知してしまうおそれがあり、姿勢変化に応じて障害物センサーのデータを補正することができないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、障害物センサーをはじめとする外部環境検知センサーにより移動機器の周囲の環境を確実に検知できるようにした移動機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、環境を検知する外部環境検知センサーを、可動するように移動機器本体に設置し、前記外部環境検知センサーの姿勢を、前記移動機器本体と独立して制御する制御手段を設けたことにより、外部環境検知センサーの姿勢を移動機器本体の姿勢変化に影響を受けずに一定姿勢を保てるようにしたものである。
【０００９】
本構成によって、移動機器の周囲に存在する障害物の状況をはじめとする外部環境を確実に検知することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の移動機器によれば、移動機器の周囲の環境を確実に検知することができ、かつ検知した情報を用いることにより移動機器の移動を安全かつ迅速に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における移動機器の斜視図である。図１において、１は移動機器本体であり、移動機器を構成する各種の構成要素を保持している。２および３は、移動機器本体１における互いに対向する両側部に配置され、かつ互いに同軸上に位置する駆動輪であり、駆動輪２および駆動輪３は、移動機器本体１に配置されたそれぞれ独立したモータ４およびモータ５により駆動制御される。６は外部環境検知センサーの一種である障害物検知センサーである。７は障害物検知センサー６をピッチング方向に駆動してその姿勢を制御するモータ等のアクチュエータである。８は移動機器本体１に固定的に設置されて移動機器本体１の姿勢を検知するジャイロセンサー等の姿勢検知センサーである。９は移動機器本体１に固定的に設置され移動機器本体１と移動面との相対的な傾斜を検出する傾斜検知センサーである。１０はそれぞれのセンサーからの出力値や操作入力値を用いてモータ４、モータ５およびアクチュエータ７に対して制御信号を出力する制御装置である。
【００１３】
障害物検知センサー６はステージ１１上に載置され、このステージ１１は支持体１２によってピッチング方向に可動的に保持されており、この支持体１２が移動機器本体１の上面に設置されている。また、支持体１２にアクチュエータ７が取り付けられており、このアクチュエータ７がステージ１１を駆動することにより、障害物検知センサー６がピッチング方向に駆動され、姿勢が制御される。
【００１４】
このような構成により、障害物検出センサー６のピッチング方向の姿勢を、移動機器本体１のピッチング方向の姿勢と分離して独立に制御可能となる。これにより、移動機器本体１が移動面に対してピッチング方向に揺動しながら移動機器が移動する場合でも、障害物検出センサー６の姿勢は移動機器本体１とは独立して制御可能となり、常に水平方向の姿勢を保つまたは常に移動面に対して平行な姿勢を保つあるいは検出したい任意の方向に検出面を向ける姿勢をとることが可能となる。その結果、移動機器の移動方向の障害物に関する情報を確実にかつ時間遅れなく検出することができる。
【００１５】
なお、実施の形態１においては、障害物検知センサー６をピッチング方向のみに可動としたが、ローリング・ヨーイング姿勢および左右・前後・上下の位置方向に可動としても良い。また、図１には、外部環境検知センサーとして障害物検知センサー６を採用した例を示したが、特定または非特定の人物検知センサー、移動機器の移動目標位置検知センサー、移動機器の相対位置または絶対位置を検出するためのランドマーク検知センサー等のセンサーを外部環境検知センサーとして用いても良い。
【００１６】
また、移動機器の移動制御については、各種センサーの出力値を用いて制御装置１０が移動機器の移動動作および移動経路を決定する自律移動の例で説明したが、移動機器外部から人間が有線または無線により遠隔操縦しても良く、あるいは移動機器に人間が搭乗して移動の操縦を行っても良い。
【００１７】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の移動機器の斜視図である。図２において、図１と同一の構成については同一の符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
図２において、２０はステージ、２１は移動機器本体１の駆動輪２および駆動輪３の回転軸と同軸に設けられた支持軸であり、ステージ２０の一端部は支持軸２１を軸として回動可能に設置されており、ステージ２０の他端部はピッチング方向に揺動する。また、このステージ２０に障害物検知センサー６が固定的に設置されている。２２は、ステージ２０の他端部に一端部が固定され、ステージ２０と一体的な動作が可能なセンシングバー、２３はセンシングバー２２の他端部に設けられたキャスターであり、センシングバー２２は移動面とキャスター２３を介して接している。
【００１９】
センシングバー２２は剛体で構成されており、かつセンシングバー２２の自重およびまたは図示しないばね等の弾性力によって、移動面に対してキャスター２３が浮き上がらないように軽く押し付けられている。
【００２０】
このような構成により、移動機器本体１が移動面に対してピッチング方向に揺動した場合でもステージ２０および障害物検知センサー６の姿勢は、センシングバー２２により移動面に対する姿勢をほぼ一定に保持することができ、簡単な構成で移動体の移動方向の障害物に関する情報を確実にかつ時間遅れなく検出することができる。
【００２１】
なお、実施の形態２において、センシングバー２２の他端部に設けたキャスター２３とセンシングバー２２の間に、移動面の凹凸を吸収するばねおよびまたはダンパーからなる緩衝部材を設置しても良い。また、図２にはセンシングバー２２を移動機器の前方に設けた構成を示したが、後方または前後両方向に設けても良い。ただし、前後両方向にセンシングバー２２を設ける場合は移動面の凹凸を吸収する緩衝部材の設置が必須となる。
【００２２】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３の移動機器の斜視図である。図３において、図１または図２と同一の構成については同一の符号を用い、説明を省略する。
【００２３】
図３において、３０は、ステージ１１に設けられた支持軸であり、この支持軸３０の両端部を支持体１２の軸受部に取り付けることにより、ステージ１１はピッチング方向に可動する。なお、支持軸３０を支持体１２に固定し、支持軸３０に対してステージ１１を回動可能に設置しても良い。ステージ１１における支持軸３０に対する直交方向の両端部からバー３１、３１が延在しており、バー３１、３１の先端部にはそれぞれウェイト３２が設けられている。
【００２４】
ウェイト３２は、ステージ１１の前後に設置されステージ１１の姿勢を一定に保つためのものであり、前後のウェイト３２、３２は、移動機器が水平の姿勢で静止している場合に、前後のウェイト３２、３２のそれぞれの重心位置を結んだ線がステージ１１を回動可能に保持している支点Ｐの下側を通るように配置されている。
【００２５】
このような構成によれば、移動機器本体１が移動面に対してピッチング方向に揺動した場合でも、ステージ１１および障害物検出センサー６は、ステージ１１の前後に設けられたウェイト３２に加わる重力により、水平方向の復元力が働くことによって、姿勢をほぼ水平に保持することが可能となり、簡単な構成で移動機器の移動方向の障害物に関する情報を確実にかつ時間遅れなく検出することができる。
【００２６】
なお、実施の形態３において、ステージ１１はピッチング方向のみに可動としたが、ローリング方向にも可動としても良い。この場合はジンバル機構、球面軸受け機構、浮力または磁力によるフロート機構等によりステージを可動的に保持する必要がある。姿勢を一定に保つためのウェイトは前後方向の二箇所に設けたがステージ１１を回動可動に保持している支点Ｐの直下に一個のみ設置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、移動機器の周囲の環境を確実に検知することができ、かつ検知した情報を用いることにより移動機器の移動を安全かつ迅速に達成することができる、という効果を有することにより、移動ロボット等の分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における移動機器の斜視図
【図２】本発明の実施の形態２における移動機器の斜視図
【図３】本発明の実施の形態３における移動機器の斜視図
【図４】従来の移動機器の一例のブロック図
【図５】従来の移動機器の一例の障害物検知に関するフローチャート
【符号の説明】
【００２９】
１  移動機器本体
２、３  駆動輪
４、５  モータ
６  障害物検知センサー
７  アクチュエータ
８  姿勢検知センサー
９  傾斜検知センサー
１０  制御装置
１１、２０  ステージ
１２  支持体
２１、３０  支持軸
２２  センシングバー
２３  キャスター
３１  バー
３２  ウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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